4種類のワッシャーとその用途：ボルトとネジ用

ワッシャーは機械アセンブリに不可欠なコンポーネントで、荷重分散、間隔、密閉などさまざまな目的に使用されます。ワッシャーにはさまざまなタイプがあり、それぞれがボルト締め用途の特定の要件を満たすように設計されています。この記事では、ボルトやネジに使用される一般的な 4 種類のワッシャーについて説明し、それぞれの特徴と用途について詳しく説明します。

ワッシャーとは何ですか?

ワッシャーは、真鍮、ステンレス鋼、炭素鋼、セラミック、フェノール樹脂、プラスチックなどの材料で作られた、中央に穴が開いた小さな円形の平らなディスクです。その主な機能は、ねじ留め具の負荷を広い領域に分散させることです。ボルトとネジワッシャーはスペーサーとして機能し、機器や機械からの振動を軽減し、腐食を防ぎます。

ワッシャーの用途は何ですか?

ワッシャーは、ねじ留め具の性能を高め、締め付け時に表面を損傷から保護する役割を果たします。ワッシャーはより大きな支持面を提供し、弱い材料の変形を防ぎます。同じ材料であっても、ロックワッシャーなどのワッシャーは緩みを防止できます。

振動を吸収する
ボルトとネジの間隔保護を提供する
ファスナーの動きを防止
アプリケーションの寿命を延ばす
荷重を分散して材料の損傷を防ぎます
腐食防止と防錆保護を提供します

ワッシャーによく使用される材料

ワッシャーはさまざまな材料で作られており、それぞれ負荷、環境、互換性などの特定の用途要件に基づいて選択されます。ワッシャーに最もよく使用される材料は次のとおりです。

ナイロンワッシャー

ナイロンワッシャーは軽量で、摩耗や化学薬品に対する耐性があります。電子機器や自動車など、非金属、非導電性の材料が好まれる業界で使用されています。

主な特徴：

耐摩耗性: ナイロンワッシャーは摩耗に耐え、長期間にわたってその完全性を維持します。
耐薬品性: さまざまな化学物質による劣化に耐え、長期的な性能を保証します。

ゴムワッシャー

ニトリルや EPDM などのさまざまな合成ゴム化合物から作られたゴムワッシャーは、柔軟性と弾力性に優れています。自動車や機械など、振動減衰と騒音低減が重要なシーリング用途に最適です。

主な特徴：

柔軟性: ゴム製ワッシャーは凹凸のある表面にもよくフィットし、しっかりと密閉します。
振動減衰: 振動と騒音を低減し、機器の性能と寿命を向上させます。

金属ワッシャー

金属ワッシャーにはさまざまなタイプとグレードがあり、それぞれに明確な利点があります。ステンレス鋼のワッシャーは、耐腐食性と強力なシールを形成できるため、漏れや滴りを効果的に防ぐことができるため、特に高く評価されています。さらに、銅などの柔らかい金属で作られたワッシャーは、機械の振動を軽減し、接続の安全性を高めることができます。

主な特徴：

耐食性: ステンレススチール製のワッシャーは耐腐食性があり、信頼性の高い密閉性を提供します。
振動減衰: 銅やその他の軟質金属ワッシャーは、機械の振動を最小限に抑えるのに役立ちます。

以下に、ワッシャーによく使用される金属の物理的特性を示す表を示します。

エタル島	密度（g /cm³）	融点（°C）	硬度（モース）	電気伝導率(MS/m)	熱伝導率(W/m・K)	引張強さ（MPa）	ヤング率 (GPa)
ステンレス鋼	7.8	1400-1450	3-4	1.4-1.8	15-45	500-2000	193-200
銅	8.96	1084	2.5	58.0	401	210-350	110-130
アルミ	2.7	660	2-2.9	37.7	237	70-700	69
真鍮	8.4-8.73	900-940	3	15.0-28.0	109	340-520	100-125
ブロンズ	7.8-8.8	950-1030	3	6.7-14.0	60	240-550	110-125
チタン	4.5	1668	6	5.7	21.9	240-1100	116

プラスチックワッシャー

プラスチックワッシャーは、通常、射出成形で製造され、金属ワッシャーのコスト効率に優れた代替品です。高い強度を必要としない用途に適しています。プラスチックワッシャーは、特に電気絶縁性と耐振動性に優れているため、電子機器での使用に最適です。これらのワッシャーはさまざまな色で提供されており、透明バージョンもあります。

主な特徴：

費用対効果: プラスチック製のワッシャーは、一般的に金属製のワッシャーよりも手頃な価格です。
電気的遮蔽: 電気絶縁を必要とするアプリケーションに最適です。
耐振性: プラスチックワッシャーは振動を効果的に低減するため、敏感な用途に適しています。

以下に、ワッシャーによく使用されるプラスチックの物理的特性を示す表を示します。

プラスチックタイプ	密度（g /cm³）	融点（°C）	硬度（ショアD）	曲げ強度（MPa）	引張強さ（MPa）	ヤング率 (GPa)	熱伝導率(W/m・K)
ポリエチレン（PE）	0.91-0.97	115-135	50-70	10-35	10-20	0.1-1.0	0.35-0.51
ポリプロピレン（PP）	0.89-0.91	130-171	70-110	10-35	20-40	1.0-2.2	0.1-0.22
ポリ塩化ビニル（PVC）	1.3-1.45	75-100	75-85	40-60	45-60	1.4-2.8	0.14-0.22
ポリスチレン（PS）	1.04-1.06	100-120	70-90	40-80	40-60	3.0-3.5	0.13-0.17
ナイロン	1.12-1.15	220-260	70-120	40-80	50-80	2.0-4.0	0.25-0.3
ポリメチルメタクリレート（PMMA）	1.17-1.20	160-180	85-105	65-95	70-90	2.0-3.0	0.15-0.19

4種類のワッシャー

ワッシャーは、荷重を分散し、腐食を防ぎ、締結効率を高めることで、さまざまな業界で重要な役割を果たします。一般的なタイプは次の 4 つです。

1.平座金

平ワッシャーは、さまざまな組み立てアプリケーションにおける基本的なコンポーネントであり、荷重を分散し、固定された接続に安定性を提供するように設計されています。

平ワッシャー

平ワッシャーはディスクワッシャーとも呼ばれ、中央に穴が開いており、小さなネジの負荷を分散するのに最適です。表面の損傷を防ぎ、圧力を均等に分散します。これらのワッシャーは、木工や一般的な組み立て作業で、固定面の安定性を高め、摩耗を軽減するためによく使用されます。

フェンダーワッシャー

フェンダーワッシャーは、外径が大きく、中央の穴が小さいです。自動車業界や配管業界でよく使用され、広い範囲に負荷を分散します。この設計により、薄い材料の引き抜きを防ぎ、ファスナーヘッドの下の支持面が大きくなります。

2. ばね座金

スプリングワッシャーは、柔軟性と耐振動性が求められるアプリケーションに動的なソリューションを提供します。

皿ばね座金

ベルビルワッシャーは円錐形をしており、熱膨張時に張力を維持します。高いバネ率と最小限のたわみを必要とする用途には欠かせません。ベルビルワッシャーは、熱サイクルを受けるボルト接合部や、接合部の完全性を保つために予荷重要件が重要な場合に使用されます。

ウェーブワッシャー

2 方向に湾曲したウェーブワッシャーは、クッションまたはスペーサーとして機能します。適度な荷重サポートを提供し、表面の摩耗を軽減します。これらのワッシャーは、許容差の変化や熱膨張を補正するためにある程度の柔軟性が必要なアセンブリでよく使用されます。

3. ロックワッシャー

ロックワッシャーは、機械的ストレスや環境条件下でボルト接合部の完全性を維持するために不可欠です。

スプリットロックワッシャー

スプリットロックワッシャーは螺旋状の形状で、振動によるファスナーの緩みを防ぎます。合わせ面に食い込むため、グリップと安全性が向上します。スプリットロックワッシャーは、機械や自動車のアセンブリなど、ボルトとナットの予圧を維持することが重要な用途でよく使用されます。

外歯ロックワッシャー

外歯を備えたこのワッシャーは、ねじり力による緩みを防ぎます。ヘッドが大きいボルトに効果的で、強力な圧縮抵抗を提供します。外歯ロックワッシャーは、高振動や動的負荷により従来の留め具が時間の経過とともに緩む可能性がある用途に最適です。

内歯ロックワッシャー

内歯ロックワッシャーは内径に歯があり、浅頭ファスナーを固定し、騒音と振動を低減します。振動による緩み防止が動作の信頼性にとって重要である電気機器、電化製品、機械でよく使用されます。

4. 特殊ワッシャー

特殊な洗濯機は特定の業界のニーズに応え、標準的な用途を超えた独自の機能を提供します。

ケップスナッツ

K ロックナットとしても知られる Keps ナットには、効率的な組み立てのためにワッシャーが組み込まれており、迅速な取り付けが求められる業界で特に役立ちます。これらのナットは、電子機器、自動車、消費財業界で、追加のワッシャーを必要とせずにコンポーネントを固定するためによく使用されます。

トップハットウォッシャー

トップハットワッシャーは、配管用途、特に蛇口の修理によく使用され、安定性と水漏れ防止に役立ちます。その独特な形状により、配管器具の周りにしっかりとフィットし、密閉性を確保して水漏れを防止します。

絶縁ショルダーワッシャー

ナイロンやプラスチックなどの絶縁材料で作られたこれらのワッシャーは、電子機器や電気設備に不可欠な電流を絶縁します。絶縁ショルダーワッシャーは電気的なショートを防ぎ、回路や電子機器の信頼性の高いパフォーマンスを保証します。

一目でわかる：ワッシャーの種類と用途

平座金: 力を分散し、表面を保護します。
ロックワッシャー: 振動による緩みを防止します。
スプリングワッシャー： 振動を吸収し、張力を維持します。
特殊ワッシャー: 組み立てと断熱において独自の機能を果たします。

適切なロックワッシャーを選択するにはどうすればよいでしょうか?

適切なロックワッシャーの選択は、特定のアプリケーション要件と条件によって異なります。スプリットロックワッシャーは通常、標準のボルト接続に使用され、分割設計により追加の締め付け力を提供します。外歯ロックワッシャーは、ナットやボルトのヘッドの緩みを防ぐために外歯を使用するため、高いねじり抵抗が求められるアプリケーションに最適です。

ボルトやナットの緩みを防ぐのに最適なワッシャーはどれですか?

スプリングワッシャー と ロックワッシャー 振動による緩み防止に最適です。スプリングワッシャーは弾性変形によって気密性を維持し、スプリットロックワッシャーや外歯ロックワッシャーなどのロックワッシャーは、特殊な設計によって緩みを防止します。

電子機器や電気機器の設置に適したワッシャーの種類は何ですか?

絶縁ショルダーワッシャー 電子機器や電気機器への取り付け用に特別に設計されています。絶縁材で作られているため、ネジやナットと導電性表面との直接接触を防ぎ、電気的なショートや干渉のリスクを最小限に抑えます。

特定のエンジニアリングプロジェクトに適したワッシャーを選択するにはどうすればよいでしょうか?

適切なワッシャーの選択は、プロジェクトの要件によって異なります。たとえば、熱膨張下でも気密性を維持する必要があるプロジェクトでは、ベルビルワッシャーまたは円錐ワッシャーの使用が必要になる場合があります。

小さなネジの荷重を分散するのに適したワッシャーのタイプはどれですか?

小さなネジに重量を分散させる必要がある用途には、平ワッシャーが最適です。平ワッシャーは通常、中央に穴がある円盤型で、ネジ頭の圧力を効果的に分散し、組み立て中に表面が損傷するのを防ぎます。

ワッシャーとスペーサーのどちらを使うべきでしょうか?

ワッシャーとスペーサーは同様の機能を果たしますが、設計と用途の詳細は異なります。ワッシャーは通常薄く、負荷を分散し、摩耗を防ぎ、表面間の摩擦を管理するように設計されています。一方、スペーサーは厚くなることが多く、コンポーネントを正確に配置してクリアランスや位置合わせを行うために使用されます。

主な違い:

機能	ワッシャー	スペーサ
厚さ	通常は薄い	一般的に厚い
設計目的	荷重を分散し、緩みを防ぎ、一時的な	正確なギャップや距離を永久的に作成する
主な機能	荷重分散、摩擦管理、一時的なスペーサー	一貫した分離、長期サポート
申し込み	素早い調整、適切なスペーサーが取り付けられるまでの一時的な使用	機械アセンブリにおける長期的な精密間隔

ワッシャーとスペーサーの選択

一時的なものと永続的なもの: ワッシャーは、より永続的な位置決めのためにスペーサーに交換されるまで、機械内での即時の解決策として機能します。
摩擦管理ワッシャーは動きを妨げる摩擦を軽減し、スペーサーはコンポーネント間の安定した正確な間隔を提供します。

ワッシャーとスペーサーのどちらを使用するかは、アプリケーションの荷重分散、位置合わせ、長期安定性の要件によって異なります。ワッシャーは一時的なスペーサーとして機能しますが、正確で永続的な間隔が必要な場合は、スペーサーが最適です。

ボルトやネジにワッシャーを適用する方法は？

ワッシャーは、ボルトやネジを固定し、安定性を提供し、損傷を防ぎ、接合部の強度を向上させる上で重要な役割を果たします。組み立てシナリオに応じてワッシャーを正しく適用する方法は次のとおりです。

スプリングワッシャーとロックワッシャーを例に挙げる

1. スプリングワッシャー:

配置： スプリングワッシャーは、常にアセンブリのナット側に配置する必要があります。スプリングワッシャーは張力を維持し、振動による緩みを防ぐのに役立ちます。

2. ロックワッシャー:

原則： ロックワッシャーを使用する場合は、締め付け時に回転して表面に押し込まれる側にワッシャーを配置します。これは、特に指定がない限り、通常はナット側になります。
具体的なシナリオ:
- 緩みを防ぐには: ロックワッシャーを回転する側（通常はナット側）に配置します。
- ねじボルト: ボルトがアセンブリの任意の部分にねじ込まれている場合は、ボルト側にロックワッシャーを配置します。
- 保護面: 損傷を防ぐために、締め付け時に表面に押し付けられる側にワッシャーを配置します。
- 薄い素材: より大きなワッシャーを使用して、材料に当てて負荷と圧力をより効果的に分散します。

3. ワッシャーの順序:

ロックワッシャーと平ワッシャー: 締め付け中にワッシャーが膨らむ恐れがある場合は、最初に直径の小さい平ワッシャーを使用し、次に大きいロックワッシャーを使用します。

効果的に使用するためのヒント:

材料の互換性： 互換性を確保し、腐食を防ぐために、ワッシャーとファスナーの両方の材質を考慮してください。
複数のワッシャー: 必要に応じて、複数のワッシャーを使用して、必要な間隔または荷重分散を実現します。

各種ワッシャーのサイズ表

平ワッシャーのサイズ

平ワッシャーは、さまざまな用途で荷重を分散し、表面の損傷を防ぎ、しっかりと固定するために使用する重要な部品です。これらは、SAE (米国自動車技術者協会) と USS (米国規格) という 2 つの主要なシステムによって標準化されています。SAE および USS 平ワッシャーの詳細なサイズ表は次のとおりです。

SAE 平ワッシャー

サイズ(インチ)	内径（インチ/mm）	外径（インチ/mm）	厚さ（インチ/mm）
#6	5/32（4 mm）	3/8（10 mm）	3/64（1.2 mm）
#8	3/16（5 mm）	7/16（11 mm）	3/64（1.2 mm）
#10	7/32（6 mm）	1/2（13 mm）	3/64（1.2 mm）
1/4	9/32（7 mm）	5/8（16 mm）	1/16（1.6 mm）
5/16	11/32（9 mm）	11/16（18 mm）	1/16（1.6 mm）
3/8	13/32（10 mm）	13/16（21 mm）	1/16（1.6 mm）
7/16	15/32（12 mm）	59/64（24 mm）	1/16（1.6 mm）
1/2	17/32（14 mm）	1-1 / 16（27 mm）	3/32（2.4 mm）
9/16	19/32（15 mm）	1-3 / 16（30 mm）	3/32（2.4 mm）
5/8	21/32（17 mm）	1-5 / 16（33 mm）	3/32（2.4 mm）
3/4	13/16（21 mm）	1-1 / 2（38 mm）	9/64（3.6 mm）
7/8	15/16（24 mm）	1-3 / 4（44 mm）	9/64（3.6 mm）
1	1-1 / 16（27 mm）	2（51 mm）	9/64（3.6 mm）
1-1/8	1-3 / 16（30 mm）	2-1 / 4（57 mm）	9/64（3.6 mm）
1-1/4	1-5 / 16（33 mm）	2-1 / 2（64 mm）	9/64（3.6 mm）
1-3/8	1-7 / 16（37 mm）	2-3 / 4（70 mm）	5/32（4 mm）
1-1/2	1-9 / 16（40 mm）	3（76 mm）	5/32（4 mm）

USS平ワッシャー

サイズ（インチ）	内径（インチ/mm）	外径（インチ/mm）	厚さ（インチ/mm）
3/16	1/4（6 mm）	9/16（14 mm）	3/64（1.2 mm）
1/4	5/16（8 mm）	3/4（19 mm）	1/16（1.6 mm）
5/16	3/8（10 mm）	7/8（22 mm）	5/64（2 mm）
3/8	7/16（11 mm）	1（25 mm）	5/64（2 mm）
7/16	1/2（13 mm）	1-1 / 4（32 mm）	5/64（2 mm）
1/2	9/16（14 mm）	1-3 / 8（35 mm）	7/64（2.8 mm）
9/16	5/8（16 mm）	1-1 / 2（38 mm）	7/64（2.8 mm）
5/8	11/16（18 mm）	1-3 / 4（44 mm）	9/64（3.6 mm）
3/4	13/16（21 mm）	2（51 mm）	5/32（4 mm）
7/8	15/16（24 mm）	2-1 / 4（57 mm）	11/64（4.4 mm）
1	1-1 / 16（27 mm）	2-1 / 2（64 mm）	11/64（4.4 mm）
1-1/8	1-1 / 4（32 mm）	2-3 / 4（70 mm）	11/64（4.4 mm）
1-1/4	1-3 / 8（35 mm）	3（76 mm）	11/64（4.4 mm）
1-3/8	1-1 / 2（38 mm）	3-1 / 4（83 mm）	3/16（4.8 mm）
1-1/2	1-5 / 8（41 mm）	3-1 / 2（89 mm）	3/16（4.8 mm）
1-5/8	1-3 / 4（44 mm）	3-3 / 4（95 mm）	3/16（4.8 mm）
1-3/4	1-7 / 8（48 mm）	4（102 mm）	3/16（4.8 mm）
1-7/8	2（51 mm）	4-1 / 4（108 mm）	3/16（4.8 mm）
2	2-1 / 8（54 mm）	4-1 / 2（114 mm）	3/16（4.8 mm）
2-1/2	2-5 / 8（67 mm）	5（127 mm）	15/64（6 mm）
3	3-1 / 8（79 mm）	5-1 / 2（140 mm）	9/32（7 mm）